二種群數(shù)量的變動 (2)

1、4.2 種群數(shù)量的變化怎樣建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型？種群的數(shù)量是怎樣變化的？什么是環(huán)境容納量？影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？ 在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某1個細菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：1、72小時后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？2、n代細菌數(shù)量的計算公式？Nnn解：n 60min20min x72 216N2216問題探討種群的研究核心就是種群的數(shù)量變動一、建構(gòu)種群增長模型的方法觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達種群數(shù)量以什么樣的規(guī)律在增長? 如:細胞每20min分裂一次建立

2、數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響。觀察、統(tǒng)計細菌的數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正 Nnn N代表細菌數(shù)量，n表示第幾代一、建構(gòu)種群增長模型的方法時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個）248163264128256512123456789 3、填寫66頁表：計算一個細菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量4.以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的數(shù)量增長曲線。20406080100120140160時間/分鐘細菌數(shù)量/個曲線圖：直觀，但不夠精確數(shù)學(xué)公式：精確

3、，但不夠直觀曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒有天敵資源無限指數(shù)增長 實例：澳大利亞野兔泛濫實例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀之后，這24只野兔的后代竟達到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。 種群遷入一個新環(huán)境后，常常在一定時期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長。例如，在20世紀30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼，在19371942年期間，這個環(huán)頸雉種群的增長大致符合“J”型曲線（右圖）。 實例二理想條件下的種群增長

4、模型人口增長也會如此嗎？二種群增長的“”型曲線自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果用坐標曲線來表示，曲線則大致呈J型。J型增長的數(shù)學(xué)模型模型中各參數(shù)的意義： N0為某種動物種群的起始數(shù)量，t為時間， Nt表示t年后該種群的數(shù)量，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的倍。建立模型：t年后種群數(shù)量為： Nt = N0 t二、種群增長的“J”型曲線產(chǎn)生條件： 理想狀態(tài)食物充足和空間充裕， 氣候適宜，沒有天敵等；增長特點： 種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍

5、。數(shù)學(xué)方程式：t年后種群的數(shù)量為： Nt=N0t （N0為起始數(shù)量， t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，） 適用情形： 實驗室條件下、當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時的最初一段時間小結(jié)：計算： 某一地區(qū)2001年人口普查時有10萬人，2002年比2001年增長1。請預(yù)測，按照此生長速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt10（1+1）2006-2001問題探討 在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？如何驗證你的觀點？ 細菌的數(shù)量不會一直按照這個公式增長， 因為培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分和空間有限，當(dāng)細菌數(shù)量達到一定量時，細菌種群出現(xiàn)生存斗爭?？捎脤嶒炗嫈?shù)法驗證。Nnn高斯（19

6、34）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下： 高斯對大草履蟲種群研究的實驗請繪制大草履蟲的種群增長曲線20375369319137大草履蟲數(shù)量增長過程如何？其種群達到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？大草履蟲種群的增長三 種群增長的“S”型曲線在資源有限條件下的情況下，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”型曲線K/2轉(zhuǎn)折期，增長速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個體數(shù)量增加，增長加速調(diào)整期，個體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢穩(wěn)定期，增長速率為零環(huán)境容納量:在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納

7、量，又稱K值。同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。 產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)斗爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高當(dāng)出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平小結(jié): 種群增長的“”型曲線增長特點： 種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。 20種群數(shù)量變化曲線與種群增長速率曲線的關(guān)系圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段圖乙的g點相當(dāng)于圖甲的c點圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段圖乙的h點相當(dāng)于圖甲的de段K/2abcdghfe甲乙種群增長的“”型曲線0

8、K/2時逐漸增大K/2 K時逐漸減小在 K/2時達到最大在K時增長速率為0增長速率變化：種群數(shù)量變化：數(shù)量增長，達到K值時停止增長種群增長速率時間種群數(shù)量“S”型增長曲線（種群數(shù)量）K/2K種群增長速率時間D: 出生率死亡率，即種群數(shù)量處于K值。B: 出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。種群增長的“”型曲線在生產(chǎn)中的應(yīng)用K/2 種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用： 有害動物的防治，應(yīng)通過降低其環(huán)境容納量 受保護動物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過改善其棲 息環(huán)境，提高K值。 生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量略比K/2多 時最好；而殺蟲效果最好的時期在潛伏期（ K/2以下）。K/2的應(yīng)用資源開發(fā)與利用

9、：種群數(shù)量達環(huán)境容納量的一半時種群增長速率最大，再生能力最強把握K/2值處黃金開發(fā)點，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。K/2 為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？ 為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K2水平。這是因為在這個水平上種群增長量最大 。有害生物防治：務(wù)必及時控制種群數(shù)量，嚴防達K/2值處(若達K/2值處，可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)，如蝗蟲的防控)K/2的應(yīng)用K/2提示

10、：從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵等同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響思考怎樣做才是最有效的滅鼠措施？ 思考怎樣做才是保護大熊貓的根本措施？ 建立自然保護區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。K值是環(huán)境最大容納量。環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高,其潛力有一定限制?？偨Y(jié)比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線前提條件種群增長（速）率有無K值曲線環(huán)境、資源無限環(huán)境、資源有限保持穩(wěn)定先升后降無，持續(xù)保持增長有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別種群增長（速）率種群增長速率種群在沒有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長，實際上類似是“S”型增長的最初階段，“J”型增長是一定時間內(nèi)的增長方式，最終是以”S”型增長結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別32用達爾文的觀點分析“J”、“S”曲線時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達爾文的觀點分